摘要：無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要作用。配電網(wǎng)規(guī)模巨大，負(fù)荷情況復(fù)雜，使用環(huán)境條件差，合理選擇無(wú)功補(bǔ)償方案和補(bǔ)償技術(shù)意義重大，補(bǔ)償工程也有很多問(wèn)題值得認(rèn)真分析和思考。本文重點(diǎn)分析、比較了配電網(wǎng)常用無(wú)功補(bǔ)償方案的特點(diǎn)，并結(jié)合無(wú)功補(bǔ)償產(chǎn)品開發(fā)和無(wú)功補(bǔ)償工程建設(shè)的實(shí)踐，提出了無(wú)功補(bǔ)償工程應(yīng)注意問(wèn)題和建議。
關(guān)鍵詞：配電網(wǎng) 無(wú)功補(bǔ)償 補(bǔ)償方案 無(wú)功優(yōu)化

1 引言

　　由于無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要作用，因此無(wú)功補(bǔ)償是電力部門和用戶共同關(guān)注的問(wèn)題。合理選擇無(wú)功補(bǔ)償方案和補(bǔ)償容量，能有效提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高發(fā)輸電設(shè)備的利用率，降低有功網(wǎng)損和減少發(fā)電費(fèi)用。

　　我國(guó)配電網(wǎng)的規(guī)模巨大，因此配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償對(duì)降損節(jié)能，改善電壓質(zhì)量意義重大。本文結(jié)合當(dāng)前人們關(guān)注的電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題，重點(diǎn)分析、比較了配電網(wǎng)常用無(wú)功補(bǔ)償方案特點(diǎn)，并通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用技術(shù)的分析，提出了配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償工程應(yīng)注意問(wèn)題和相關(guān)建議。

　　2 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方案比較

　　配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方案有變電站集中補(bǔ)償、配電變低壓補(bǔ)償、配電線路固定補(bǔ)償和用電設(shè)備分散補(bǔ)償。四種方案示意圖見圖1所示。

　　2.1變電站集中補(bǔ)償

　　變電站集中補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要目的是平衡輸電網(wǎng)的無(wú)功功率，改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無(wú)功損耗。這些補(bǔ)償裝置一般集中接在變電站10kv母線上，因此具有管理容易、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但這種補(bǔ)償方案對(duì)10kv配電網(wǎng)的降損不起作用。

圖 1 配電網(wǎng)常見無(wú)功補(bǔ)償方式示意圖

　　為實(shí)現(xiàn)變電站的電壓/無(wú)功綜合控制，通常采用并聯(lián)電容器組和有載調(diào)壓抽頭協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)控制算法國(guó)內(nèi)學(xué)者進(jìn)行過(guò)大量研究，九區(qū)圖法是一種常用的有效方法^[1]。但大量的實(shí)際應(yīng)用表明，投切過(guò)于頻繁會(huì)影響電容器開關(guān)和分接頭的使用壽命，增大運(yùn)行維護(hù)工作量，通常在實(shí)際中要限制抽頭調(diào)節(jié)和電容器組操作次數(shù)。采用電力電子開關(guān)控制成本比較高、開關(guān)自身功率損耗也很大，因此變電站高壓電壓/無(wú)功控制技術(shù)仍有待進(jìn)一步改善和研究。

　　鑒于變電站無(wú)功補(bǔ)償對(duì)提高高壓電網(wǎng)功率因數(shù)，維持變電所母線電壓和平衡系統(tǒng)無(wú)功有重要作用，因此應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的增長(zhǎng)安排、設(shè)計(jì)好變電站的無(wú)功補(bǔ)償容量，運(yùn)行中在保證電壓合格和無(wú)功補(bǔ)償效果最好的情況下，盡可能使電容器組投切開關(guān)的操作次數(shù)為最少。

2.2 配電變低壓補(bǔ)償

　　配電變低壓補(bǔ)償是目前應(yīng)用最普遍的補(bǔ)償方法。由于用戶的日負(fù)荷變化大，通常采用微機(jī)控制、跟蹤負(fù)荷波動(dòng)分組投切電容器補(bǔ)償，總補(bǔ)償容量在幾十至幾百千乏不等。目的是提高專用變用戶功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的就地平衡，降低配電網(wǎng)損耗和改善用戶電壓質(zhì)量。

　　配變低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償后功率因數(shù)高、降損節(jié)能效果好。但由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散，因此補(bǔ)償工程的投資較大，運(yùn)行維護(hù)工作量大，也因此要求廠家要盡可能降低裝置的成本，提高裝置的可靠性。

　　采用接觸器投切電容器的沖擊電流大，影響電容器和接觸器的使用壽命；用晶閘管投切電容器能解決接觸器投切電容器存在的問(wèn)題，但明顯缺點(diǎn)是裝置存晶閘管功率損耗，需要安裝風(fēng)扇和散熱器來(lái)通風(fēng)與散熱，而散熱器會(huì)增大裝置的體積，風(fēng)扇則影響裝置的可靠性。

圖2 機(jī)電一體開關(guān)無(wú)功補(bǔ)償裝置接線圖

　　為解決這些問(wèn)題，筆者組織開發(fā)、研制了機(jī)電一體開關(guān)無(wú)功補(bǔ)償裝置^[2]，機(jī)電開關(guān)補(bǔ)償裝置典型接線如圖2所示。裝置采用固定補(bǔ)償與分組補(bǔ)償結(jié)合，以降低裝置的生產(chǎn)成本；裝置能實(shí)現(xiàn)分相補(bǔ)償，以滿足三相不平衡系統(tǒng)的需要。機(jī)電開關(guān)控制使裝置既有晶閘管開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，又具有接觸器無(wú)功率損耗的優(yōu)點(diǎn)。幾千臺(tái)裝置的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行、試驗(yàn)表明，機(jī)電開關(guān)補(bǔ)償裝置體積小、可靠性高，能滿足戶外環(huán)境、長(zhǎng)期工作需要。機(jī)電開關(guān)的原理與技術(shù)詳見文獻(xiàn)[2]。

　　低壓補(bǔ)償裝置安裝地點(diǎn)分散、數(shù)量大，運(yùn)行維護(hù)是補(bǔ)償工程需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題；另外，配電系統(tǒng)負(fù)荷情況復(fù)雜，系統(tǒng)可能存在諧波、三相不平衡，以及防止出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題，這些工程中應(yīng)注意的問(wèn)題后面詳細(xì)介紹。

2.3 配電線路固定補(bǔ)償

　　大量配電變壓器要消耗無(wú)功，很多公用變壓器沒(méi)有安裝低壓補(bǔ)償裝置，造成的很大無(wú)功缺額需要變電站或發(fā)電廠承擔(dān)，大量的無(wú)功沿線傳輸使得配電網(wǎng)的